p Pesquisadores do Laboratório de Robótica Reconfigurável (RRL) da École Polytechnique Fédèrale de Lausanne (EPFL) desenvolveram recentemente uma nova abordagem para a reconfiguração de robôs modulares inspirada na arte do origami. Este método, descrito em um artigo publicado na Sage's International Journal of Robotics Research , elimina mudanças de conectividade durante a transformação de um sistema. p Os robôs reconfiguráveis ​​modulares são sistemas versáteis que podem transformar sua forma para realizar diferentes tarefas em uma variedade de ambientes. Isso pode ser particularmente útil em configurações baseadas em missão, como o espaço, reconhecimento, amostragem, ou operações de busca e salvamento. Nestes casos, robôs convencionais de morfologia fixa podem lutar para se adaptar a ambientes complexos e incertos, enquanto os sistemas robóticos modulares podem reconfigurar e se adaptar de forma autônoma a novas circunstâncias.

p A reconfigurabilidade de sistemas modulares é alcançada mudando a morfologia de sua estrutura geral, bem como conectando e desconectando seus módulos. Apesar das vantagens notáveis ​​de usar esses sistemas, o grande número de componentes individuais e graus de liberdade (DoFs) envolvidos tornam a mudança de sua configuração altamente desafiadora.

p Para planejar e otimizar este processo, estudos anteriores propuseram uma variedade de abordagens, que pode ser dividido em duas categorias principais. A primeira categoria envolve configuração de destino, dividindo a arquitetura modular do sistema em diferentes conjuntos de módulos, o que pode simplificar o processo de reconfiguração. Essas abordagens podem facilitar o design da configuração final para tarefas específicas, ainda assim, eles falham em abordar o processo de reconfiguração dinâmica.

p Outra abordagem para otimizar a reconfiguração é minimizar o número de alterações de conectividade quando o sistema está se transformando na forma desejada. Embora esses planejadores de reconfiguração visem reduzir o número de mudanças de conectividade, eles ainda requerem alguma forma de desconexão e conexão entre os módulos no processo. Essas mudanças de conectividade são demoradas, pode causar complicações na transformação geral e pode resultar em desalinhamento, levando à falha mecânica do sistema.

p Lidando com as limitações das abordagens existentes, a equipe de pesquisadores da RRL apresentou uma nova estratégia para o planejamento da reconfiguração de sistemas modulares de robótica, que se baseia no processo de dobramento de origami. Origami é a arte tradicional japonesa de dobrar folhas planas de papel em uma variedade de objetos ou formas 3-D.

p "Nosso método consiste em um planejador de reconfiguração de energia ideal que gera um padrão de montagem 2-D inicial e uma sequência de atuação das unidades modulares, ambos resultando em consumo mínimo de energia, "escreveram os pesquisadores em seu artigo.

p O framework algorítmico desenvolvido pelos pesquisadores inclui dois componentes principais:um algoritmo de modelagem automática e um algoritmo heurístico. O algoritmo de modelagem automática gera o modelo cinemático e a derivação dinâmica de agregados robóticos, calcular o consumo de torque de padrões de pré-dobramento para sequências de dobramento predefinidas e usar o planejamento de movimento para considerar a espessura da estrutura. O algoritmo heurístico, por outro lado, inclui um planejador de layout 2-D ideal seguido por dois planejadores de sequência de dobra:um planejador de atuação unificado para layouts diferentes e um planejador ideal dentro de um layout específico.

p A nova abordagem desenvolvida no RRL efetivamente aborda o problema NP-completo de planejamento de reconfiguração de energia ideal em robôs modulares, geração de esquemas de reconfiguração de energia otimizada para a montagem inicial e sequência de dobramento dos módulos do sistema. Os pesquisadores avaliaram sua estratégia usando simulações no Mori, uma plataforma robótica modular, e alcançou resultados muito promissores.

p "Demonstramos a eficácia do nosso método aplicando os algoritmos a Mori, um robô de origami modular, na simulação, "os pesquisadores escreveram em seu artigo." Nossos resultados mostram que o algoritmo heurístico produz esquemas de reconfiguração com alta qualidade, em comparação com o algoritmo de modelagem automática, simultaneamente economizando uma quantidade considerável de tempo e esforço computacional. " p © 2018 Science X Network